鎳是一種質(zhì)堅硬而耐腐蝕的重金屬，常用于電鍍行業(yè)。電鍍工業(yè)產(chǎn)生大量含鎳廢水，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。在鍍鎳漂洗廢水中，含有大量的硫酸鎳和氯化鎳，鎳的化合物能刺激人體的精氨酶、羧化酶，引起各種炎癥，傷害心肌和肝臟。同時，鎳還是1種致癌物質(zhì)。因此探索1種有效而又經(jīng)濟(jì)的含鎳廢水處理方法對環(huán)境保護(hù)意義重大。
目前，對于含鎳電鍍廢水的處理方法主要有化學(xué)法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法、吸附法、膜分離技術(shù)及生物法等。
1化學(xué)法處理含鎳電鍍廢水
1.1中和沉淀法
采用中和沉淀法處理含鎳綜合電鍍廢水，利用化學(xué)反應(yīng)使廢水中的Ni2+形成氫氧化鎳沉淀，然后再經(jīng)固液分離裝置去除沉淀物，從而達(dá)到去除鎳及其它重金屬的目的。如采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，根據(jù)廢液中Ni2+的濃度，pH值＞9.2時，可使Ni2+濃度降低到1.2mg/L；pH值調(diào)至10～12時，Ni2+除去得更徹底。
1.2硫化物沉淀法
金屬鎳的硫化物溶度積比其氫氧化物小，故硫化物可使金屬更完全被去除，但其處理費用高，硫化物處理困難，常作為氫氧化物沉淀法的補(bǔ)充法。
1.3鐵氧體法
鐵氧體是復(fù)合金屬氧化物中的一類，其通式為A2BO4或BOA2O3，最常見的鐵氧體為磁鐵礦FeO、Fe2O3或Fe3O4。廢水中金屬離子形成鐵氧體晶粒而沉淀去除。對不同金屬離子有不同的最佳投藥比，其中Ni2+與硫酸亞鐵比為1∶2～3（廢水中含鎳30～200mg/L）[1]，形成的沉淀顆粒大且易于分離，顆粒不會再溶解，無二次污染問題，出水水質(zhì)好，能達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。缺點是需要消耗較多的NaOH和熱能。
為克服消耗熱能和反應(yīng)速度慢問題，出現(xiàn)了改進(jìn)的鐵氧體法，即GT鐵氧體法[2]。原理是：在廢水中加入Fe3+，然后將含F(xiàn)e3+的部分廢水通過裝有鐵屑的反應(yīng)塔，在常溫條件下，反應(yīng)塔中Fe3+與鐵屑反應(yīng)生成Fe2+。將反應(yīng)塔中廢水與原廢水混合，常溫下加堿數(shù)分鐘后即生成棕黑色鐵氧體。
化學(xué)法處理效果穩(wěn)定可靠，工藝成熟，然而化學(xué)法普遍存在藥劑消耗多、處理費用高、產(chǎn)生大量含鎳廢渣等缺點，若處理不當(dāng)極易造成二次污染，不能有效回收鎳及水資源。隨著新型沉淀劑的研制、廢渣的利用及與其它技術(shù)相結(jié)合發(fā)展，該法還將得到進(jìn)一步發(fā)展。
2離子交換法處理含鎳電鍍廢水
由于鎳鹽價格較高，為節(jié)省資源，處理含鎳廢水多采用離子交換法。因其適用于處理濃度低而廢水量大的鍍鎳廢水，已得到廣泛應(yīng)用。該法主要功能有：（1）去除重金屬Ni2+；（2）回收廢水中有價值的金屬鎳；（3）提高水的循環(huán)利用率；（4）減少環(huán)境污染。近年來，隨著對鍍鎳廢水資源化的興趣越來越濃厚，離子交換技術(shù)作為電鍍廢水深度處理的有效方法引起了人們的重視。
2.1離子交換樹脂
處理含鎳廢水系吸附交換陽離子，要采用陽離子交換樹脂。為提高樹脂對Ni2+的交換吸附效果，對含鎳廢水有一定要求：（1）廢水中Ni2+含量應(yīng)較高，以保證相對Ca2+等有較高的交換勢。廢水中一般含Ni2+量為200～400mg/L，若再高，則再生周期短，也不理想；（2）注意清洗水水質(zhì)，若清洗水含Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)多，會大大影響樹脂對鎳的交換效果，最好采用去離子水作為清洗水。
常用弱酸陽樹脂為凝膠110＃、116＃、111×22＃等。工作交換容量及再生性能較好、選擇性較高，但機(jī)械性較差、樹脂膨脹度大、價格較貴。常用強(qiáng)酸陽樹脂為732＃，化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、粒度均勻、阻力較小、價格較低，但交換容量及再生性能較差。
鍍鎳廢水pH值一般約為6，為使交換陽離子后的廢水能回用作清洗水，出水pH值不能太低。故無論弱酸還是強(qiáng)酸陽樹脂處理鍍鎳廢水，當(dāng)廢水含鎳150mg/L以上時，能有效去除廢水中Ni2+、Ca2+等陽離子。經(jīng)交換處理后的廢水無色透明，pH值在6～7范圍內(nèi)，可回用于鍍鎳漂洗水。陽樹脂用工業(yè)硫酸鈉或硫酸鈉與氯化鈉的混合液再生，洗脫液中含180～200g/L硫酸鎳，可直接返回鍍鎳槽。
EomTH等人采用離子交換技術(shù)進(jìn)行電鍍廢水處理的實驗研究，用樹脂填充柱1.7mg/L，得到超過99%的Ni2+被除去的試驗結(jié)果。
2.2磺化煤
磺化煤對Ni2+的穿透吸附量達(dá)29.52mg/g，流出廢液濃度為43mg/g時的飽和吸附量為53.82mg/g。對含鎳量為5×10-5的廢水，動態(tài)飽和吸附量為1.8mg當(dāng)量/g�；腔航粨Q劑再生以硫酸作為再生劑回收硫酸鎳，采用3倍磺化煤交換劑體積的硫酸進(jìn)行再生，其再生率為95%以上，洗脫液含鎳濃度為15～20g/L[4]�；腔涸诮粨Q能力方面雖不如離子交換樹脂，但其主要優(yōu)點是價廉、原料供應(yīng)方便、制作簡單，適合中小型工廠。
隨著新型大孔型離子交換樹脂和新型離子交換劑的發(fā)展，在鍍鎳廢水深度處理、高價金屬鎳鹽的回收等方面，離子交換技術(shù)越來越展現(xiàn)出其它方法難以超越的優(yōu)勢。為了提高水的循環(huán)利用率和符合排放標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期的離子交換技術(shù)將與微機(jī)控制技術(shù)聯(lián)用，使設(shè)備設(shè)計走向定型化、自動化，開創(chuàng)廢水處理領(lǐng)域的新天地。
3蒸發(fā)濃縮法處理含鎳電鍍廢水
蒸發(fā)濃縮法是對電鍍廢水在常壓或減壓狀態(tài)下加溫，使溶劑水分蒸發(fā)而將廢水濃縮的方法。濃縮的溶液可返回鍍槽，蒸發(fā)后的水蒸氣經(jīng)冷凝回收后可作為清洗水或回收槽補(bǔ)充水。當(dāng)使用得當(dāng)時，能實現(xiàn)對廢水的“零排放”�？膳c離子交換法聯(lián)合使用。
4吸附法處理含鎳電鍍廢水
4.1新型改性沸石
天然斜發(fā)沸石經(jīng)NaOH熔融改性處理，制得與天然斜發(fā)沸石孔道不同的新型改性沸石（Na-Y型沸石），其對廢水中的Ni2+具有較高的吸附效率，吸附時間、溫度和沸石的投加量對廢水中Ni2+的去除率有一定的影響。在一定條件下，隨Na-Y型沸石投入量的增加，廢水中Ni2+的去除率也相應(yīng)增加，添加0.4%（質(zhì)量比）的Na-Y型沸石，對Ni2+的吸附率達(dá)99%以上[5]；Na-Y型沸石經(jīng)HCl和NaCl混合液淋洗再生后可重復(fù)使用，再生后吸附量有所下降，但下降不明顯，表明NaY型沸石可用于處理實際含鎳廢水。
4.2聚季銨鹽聚丙烯酰胺
為了開發(fā)新型、高效、價廉的吸附材料，以環(huán)氧氯丙烷和二己胺為原料，合成了1種聚季銨鹽，再以聚季銨鹽、丙烯酰胺為原料，制備出1種新型高分子聚合物吸附劑聚季銨鹽聚丙烯酰胺（PQAAM）。
PQAAM吸附劑對Ni2+具有很好的吸附作用。在20℃、pH=6.0、吸附時間為80min時，濃度為40mg/L的Ni2+溶液，按Ni2+與PQAAM吸附劑的質(zhì)量比為1∶30投加PQAAM吸附劑進(jìn)行處理，Ni2+的去除率達(dá)98%以上。pH值是影響吸附的重要因素，pH＜6.0的條件下不利于吸附，Ni2+的去除率較�。籶H＞8.0時吸附效果較好，Ni2+的去除率高。
PQAAM吸附劑對電鍍廢水中的Ni2+具有很好的吸附效果，含Ni2+24.6mg/L、pH為6.2的電鍍廢水經(jīng)PQAAM吸附劑處理后，廢水中Ni2+的含量低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，PQAAM吸附劑吸附后，經(jīng)過脫附再生處理后可重復(fù)使用。
4.3腐植酸
利用泥炭為原料制備腐殖酸樹脂，研究表明，腐植酸樹脂對重金屬離子Pb、Cu和Ni的主要吸附形式為離子交換吸附和絡(luò)合吸附。在廢水pH值為5.0～7.0時，Pb、Cu和Ni離子濃度為50mg/L，經(jīng)腐植酸處理Pb、Cu和Ni去除率可達(dá)98%以上，且處理后廢水接近中性，Pb、Cu和Ni含量顯著低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
4.4其它吸附劑
蘭州交通大學(xué)馬艷飛等人采用氫氧化鎂處理含鎳廢水，試驗結(jié)果表明氫氧化鎂對Ni2+具有較強(qiáng)的吸附性能，去除率可達(dá)99%以上[19]。北京林業(yè)大學(xué)胡昊等人采用粉煤灰吸附含鎳廢水，試驗結(jié)果表明，當(dāng)粉煤灰顆粒細(xì)度在300目以上時，去除率達(dá)到50%以上。
5膜分離技術(shù)處理含鎳電鍍廢水
膜分離技術(shù)作為1門高新技術(shù)，因其分離高效、節(jié)能、無二次污染、操作方便、占地面積少等優(yōu)點，逐漸在電鍍廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。
5.1反滲透膜技術(shù)
20世紀(jì)70年代初期開始將反滲透技術(shù)引進(jìn)電鍍含鎳廢水的處理上。由于這項技術(shù)比較成熟，且具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，因此得到普遍應(yīng)用。從“零排放”上來說，用反滲透法處理電鍍廢水是比較理想的1種方法。此法不產(chǎn)生污泥，滲透出來的純水又可回到清洗槽中使用，濃縮液則可補(bǔ)充回鍍槽。
國內(nèi)用反滲透處理含鎳廢水有2種方法，1種是單反滲透處理，另1種為反滲透與離子交換法聯(lián)合處理。采用單反滲透處理，處理出水可繼續(xù)使用于鍍件漂洗，不影響漂洗效果，濃液可直接返回鍍鎳槽，不影響鍍件質(zhì)量，去除率分別為：鎳95%～99%、SO42-98%、Cl-80%～90%、H3BO330%，水通量為1.67～1.76mL•cm-2•h-1。采用離子交換-反滲透法，離子交換再生液含硫酸鎳濃度可達(dá)180g/L，通過反滲透器運(yùn)行不到1h，可將再生液濃縮到280g/L。當(dāng)操作壓力為3.92MPa、流速為25cm/s時，透水率達(dá)0.25～0.45t•m-2•d-1，去除率可達(dá)97.8%。從反滲透器出來的濃液稍加調(diào)整即可補(bǔ)充到光亮鍍鎳槽，不影響鍍件質(zhì)量，而從陽樹脂出來的水可回至漂洗用，故能實現(xiàn)“零排放”。
此外，國外還有用反滲透-蒸發(fā)濃縮聯(lián)合法來處理含鎳廢水的。
采用2級反滲透膜系統(tǒng)對含鎳250～350mg/L的漂洗水進(jìn)行處理，對鎳的截留率達(dá)99.9%以上。經(jīng)2年多運(yùn)營考察，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，各項指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計要求，經(jīng)濟(jì)效益較為明顯，出水可達(dá)回用要求。
5.2電滲析法
電滲析也是1種薄膜技術(shù)，利用對廢水通以低壓直流電時，陰陽離子定向運(yùn)動并選擇性地透過陰陽薄膜的性質(zhì)，而將電解質(zhì)濃縮在一定的區(qū)域內(nèi)，另一些區(qū)域內(nèi)則得到較純的水。
由于要求處理水具有足夠的電導(dǎo)以提高滲析效率，因此處理水中電解質(zhì)濃度不能過低。用于處理鍍鎳清洗水時，要求清洗水中鎳鹽濃度≥1.5g/L。電滲析的主要優(yōu)點是濃縮液與淡液的濃縮比可達(dá)100倍左右，比反滲透濃縮比高，濃縮后的溶液可回用于鍍槽。日本等國家在化學(xué)鍍鎳液再生方面研究較多，通過在渡槽旁邊設(shè)立一個循環(huán)旁路，利用電滲析技術(shù)可連續(xù)選擇性去除化學(xué)鍍液中的亞磷酸鹽和硫酸鹽，維持鍍速、鍍層成分以及鍍層性能相對穩(wěn)定。
國內(nèi)北京某單位的試驗證明，可回收90%的硫酸鎳，濃度達(dá)到80～100g/L，能直接回鍍槽使用，每回收1kg硫酸鎳耗電1kW•h，設(shè)備費1500元，可在2年內(nèi)回收。
電滲析法還可與離子交換法組合使用。
6生物法處理含鎳電鍍廢水
生物處理電鍍廢水主要是依靠人工培養(yǎng)的復(fù)雜功能菌來完成的。這種功能菌具有靜電吸附作用、酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絡(luò)合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和對pH值緩沖作用。廢水中Ni等重金屬離子被菌體吸附和絡(luò)合成團(tuán)，經(jīng)固液分離，使廢水達(dá)標(biāo)排放或回用，而重金屬離子則沉淀成為污泥。
生物法的優(yōu)點為：（1）無二次污染，不使用化學(xué)藥劑，污泥量少；（2）處理方法簡便；（3）綜合處理能力強(qiáng)，能夠使Ni、Cd、Cu、Zn等金屬離子得到有效處理；（4）運(yùn)行費用低。缺點是功能菌繁殖速度慢，平均需要24h以上，且處理后廢水雖然達(dá)標(biāo)但其中含有大量微生物，限制回用范圍。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
生物法處理電鍍廢水是一項很有發(fā)展前途的技術(shù)，隨著生物工程科學(xué)的發(fā)展，微生物技術(shù)應(yīng)用于處理電鍍廢水有著廣闊的發(fā)展前景。針對目前生物法存在的問題以及工程應(yīng)用的要求，在今后的發(fā)展中應(yīng)注意：（1）提高功能菌的反應(yīng)速率，主要通過分離出更高效的生物功能菌，篩選更高效的生物吸附劑，改良運(yùn)行條件和工藝，提高功能菌的利用率；（2）降低功能菌的培養(yǎng)成本及培養(yǎng)要求；（3）提高生物法處理設(shè)施和運(yùn)行的自動化程度。
7結(jié)語
電鍍是工業(yè)上通用性強(qiáng)，涉及面廣的行業(yè)之一，幾乎所有工業(yè)部門都有電鍍加工，每年要排放大量的電鍍廢水，重金屬離子是電鍍廢水中的重要污染物。隨著電鍍工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，電鍍重金屬治理已開始進(jìn)入清潔生產(chǎn)工藝、總量控制和循環(huán)經(jīng)濟(jì)整合階段。未來電鍍重金屬廢水處理將突出以下幾個方面：（1）實施循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推行清潔生產(chǎn)，提高電鍍物質(zhì)資源的轉(zhuǎn)化率和循環(huán)利用率，同時采用全過程控制、結(jié)合廢水綜合處理，最終實現(xiàn)廢水零排放；（2）生物技術(shù)具有較大發(fā)展?jié)摿�；�?）綜合一體化技術(shù)是未來重金屬廢水處理技術(shù)的熱點。
